JP4777250B2 - Hydrogen production system and reformer - Google Patents
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Description
本発明は、炭化水素系原料から水素を工業的に製造するのに利用することのできる水素製造システムおよび改質装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen production system and a reformer that can be used for industrial production of hydrogen from hydrocarbon-based raw materials.
水素を工業的に製造するための水素製造システムとしては、メタノールや天然ガスなどの炭化水素系原料を改質反応させて改質ガス(水素を含む)を生じさせるための改質反応器と、この改質ガス中に含まれる不要成分を吸着除去して水素富化ガスを導出するための吸着分離装置とを具備するものが知られている。また、このような水素製造システムの改質反応器にて採用することのできる改質手法としては、例えば水蒸気改質法や部分酸化改質法が知られている。 A hydrogen production system for industrially producing hydrogen includes a reforming reactor for generating a reformed gas (including hydrogen) by reforming a hydrocarbon-based raw material such as methanol or natural gas, An apparatus having an adsorption separation device for desorbing unnecessary components contained in the reformed gas and deriving a hydrogen-enriched gas is known. Further, as a reforming technique that can be employed in a reforming reactor of such a hydrogen production system, for example, a steam reforming method or a partial oxidation reforming method is known.
水蒸気改質法においては、吸熱反応である水蒸気改質反応により、炭化水素系原料および水から水素が発生する。例えば、メタノールの水蒸気改質反応の熱化学方程式は、下記の式(1)で表される。 In the steam reforming method, hydrogen is generated from the hydrocarbon raw material and water by a steam reforming reaction which is an endothermic reaction. For example, the thermochemical equation of the steam reforming reaction of methanol is represented by the following formula (1).
水蒸気改質反応が吸熱反応であるため、上述の水素製造システムの改質反応器での改質手法として水蒸気改質法のみを採用する場合、炭化水素系原料および水よりなる混合原料が供給され続ける改質反応器において水蒸気改質反応を適切に進行させるべく、当該改質反応器内を加熱し続ける必要がある。加えて、このような水蒸気改質型の水素製造システムでは、改質反応器内に供給された混合原料について直ちに改質反応が開始するように、実際上、起動時に(混合原料を改質反応器に供給する前に)改質反応器内を所望の温度まで予め昇温させておくとともに、改質反応器に供給する前に混合原料を加熱して高温気化状態とする必要がある。このような水蒸気改質型の水素製造システムについては、例えば下記の特許文献1に記載されている。特許文献1に記載されている水素製造システムは、当該システムの外部から別途供給され続ける燃料(都市ガス)を燃焼させることにより得られる燃焼熱によって、改質反応器内およびこれに供給される前の混合原料を加熱し続けるように、構成されている。しかしながら、外部燃料を燃焼して改質反応器内および混合原料を加熱し続けなければならない構成は、非効率であり、水素製造コストの上昇を招来しやすい。加えて、外部燃料を燃焼して改質反応器内および混合原料を加熱し続けるための機構を具備する水素製造システムは、システム全体として肥大化してしまう傾向があり、好ましくない。
Since the steam reforming reaction is an endothermic reaction, when only the steam reforming method is adopted as the reforming method in the reforming reactor of the hydrogen production system described above, a mixed raw material consisting of a hydrocarbon raw material and water is supplied. In order to allow the steam reforming reaction to proceed appropriately in the continuing reforming reactor, it is necessary to continue heating the reforming reactor. In addition, in such a steam reforming type hydrogen production system, the mixed raw material supplied into the reforming reactor is actually started at the start-up (the mixed raw material is subjected to the reforming reaction) so that the reforming reaction starts immediately. Before supplying to the reformer, the inside of the reforming reactor must be preheated to a desired temperature, and the mixed raw material must be heated to a high temperature vaporization state before being supplied to the reforming reactor. Such a steam reforming type hydrogen production system is described, for example, in
一方、部分酸化改質法においては、発熱反応である部分酸化改質反応により、炭化水素系原料から水素が発生する。例えばメタノールの部分酸化改質反応の熱化学方程式は、下記の式(2)で表される。 On the other hand, in the partial oxidation reforming method, hydrogen is generated from the hydrocarbon-based raw material by a partial oxidation reforming reaction that is an exothermic reaction. For example, the thermochemical equation of the partial oxidation reforming reaction of methanol is expressed by the following formula (2).
部分酸化改質反応が発熱反応である(吸熱反応でない)ため、改質反応器での改質手法として部分酸化改質法のみが採用される水素製造システムでは、改質反応器において改質反応を進行させるうえで当該改質反応器内を加熱し続ける必要はない。しかしながら、部分酸化改質反応は、水蒸気改質反応に比べて水素の生成効率が相当程度に低い。そのため、部分酸化改質型の水素製造システムは、水素の製造効率の観点より、好ましくない。加えて、部分酸化改質反応が発熱反応であるため、部分酸化改質型の水素製造システムは、改質反応器内を適切な反応温度に維持すべく、当該改質反応器内を除熱し続けるための除熱機構を具備する必要がある。改質反応についてこのような除熱機構を必要とする部分酸化改質型の水素製造システムは、システム全体として肥大化してしまう傾向があり、好ましくない。 Since the partial oxidation reforming reaction is an exothermic reaction (not an endothermic reaction), in a hydrogen production system in which only the partial oxidation reforming method is adopted as the reforming method in the reforming reactor, the reforming reaction is performed in the reforming reactor. It is not necessary to continue heating the reforming reactor in order to proceed. However, the partial oxidation reforming reaction has a considerably lower hydrogen generation efficiency than the steam reforming reaction. Therefore, the partial oxidation reforming type hydrogen production system is not preferable from the viewpoint of hydrogen production efficiency. In addition, since the partial oxidation reforming reaction is an exothermic reaction, the partial oxidation reforming type hydrogen production system removes heat from the reforming reactor in order to maintain the reforming reactor at an appropriate reaction temperature. It is necessary to provide a heat removal mechanism to continue. The partial oxidation reforming type hydrogen production system that requires such a heat removal mechanism for the reforming reaction tends to be enlarged as a whole system, which is not preferable.
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、熱自立型であって効率よく水素を製造することができる水素製造システム、および、そのような水素製造システムの一部を構成するのに適した改質装置を提供することを課題とする。 The present invention has been conceived under such circumstances, and is a thermally self-supporting hydrogen production system capable of efficiently producing hydrogen, and part of such a hydrogen production system It is an object of the present invention to provide a reformer suitable for constituting the above.
本発明の第1の側面によると、水素製造システムが提供される。本水素製造システムは、炭化水素系原料と水と酸素とを含む混合原料を加熱して気化状態とするための気化器と、炭化水素系原料の水蒸気改質反応とともに炭化水素系原料の部分酸化改質反応を併発させることにより、気化状態とされた混合原料から、水素を含有する改質ガスを生じさせるための、改質反応器と、吸着剤が充填された吸着塔を用いて行う圧力変動吸着式ガス分離法(PSA分離法)により、吸着塔に改質ガスを導入して当該改質ガス中の不要成分を吸着剤に吸着させ、当該吸着塔から水素富化ガスを導出し、且つ、吸着剤から不要成分を脱着させ、吸着塔内に残存する水素と当該不要成分とを含む水素含有脱着ガスを当該吸着塔から排出するための、圧力変動吸着式ガス分離装置(PSA分離装置)とを備える。気化器は、水素含有脱着ガスを燃焼し、当該燃焼により生ずる燃焼ガスを熱源として混合原料を加熱する。本水素製造システムの稼動時には、気化器には混合原料(炭化水素系原料、水、酸素を含む)が供給され、気化器内では当該混合原料は加熱されて気化状態とされる。改質反応器には、気化器を経て気化状態とされた混合原料が供給され、改質反応器内では当該混合原料から改質ガス(水素を含む)が発生する。PSA分離装置には当該改質ガスが供給され、PSA分離装置により実行されるPSA分離法により、改質ガスから水素富化ガスおよび水素含有脱着ガスが取り出される。水素富化ガスは、例えば、所定の用途に連続的に使用されるか、或は、所定のタンクに貯留される。水素含有脱着ガスは、気化器に供給され、気化器にて混合原料を加熱気化するための燃料として使用される。 According to a first aspect of the present invention, a hydrogen production system is provided. This hydrogen production system is composed of a vaporizer for heating a mixed raw material containing hydrocarbon raw material, water and oxygen to a vaporized state, and a partial oxidation of the hydrocarbon raw material together with a steam reforming reaction of the hydrocarbon raw material. Pressure generated using a reforming reactor and an adsorption tower filled with an adsorbent for generating a reformed gas containing hydrogen from a mixed raw material in a vaporized state by causing reforming reactions simultaneously. By the variable adsorption gas separation method (PSA separation method), the reformed gas is introduced into the adsorption tower to adsorb unnecessary components in the reformed gas to the adsorbent, and the hydrogen-enriched gas is derived from the adsorption tower. A pressure fluctuation adsorption gas separation device (PSA separation device) for desorbing unnecessary components from the adsorbent and discharging a hydrogen-containing desorption gas containing hydrogen remaining in the adsorption tower and the unnecessary components from the adsorption tower. ). The vaporizer burns the hydrogen-containing desorption gas, and heats the mixed raw material using the combustion gas generated by the combustion as a heat source. During operation of the present hydrogen production system, a mixed raw material (including hydrocarbon-based raw material, water, and oxygen) is supplied to the vaporizer, and the mixed raw material is heated and vaporized in the vaporizer. The reformed reactor is supplied with the mixed raw material that has been vaporized through the vaporizer, and the reformed gas (including hydrogen) is generated from the mixed raw material in the reforming reactor. The reformed gas is supplied to the PSA separator, and the hydrogen-enriched gas and the hydrogen-containing desorbed gas are extracted from the reformed gas by the PSA separation method executed by the PSA separator. For example, the hydrogen-enriched gas is continuously used for a predetermined application or stored in a predetermined tank. The hydrogen-containing desorption gas is supplied to the vaporizer and used as a fuel for heating and vaporizing the mixed raw material in the vaporizer.
好ましくは、本水素製造システムで使用される炭化水素系原料はメタノールである。 Preferably, the hydrocarbon raw material used in the present hydrogen production system is methanol.
好ましくは、本発明に係る水素製造システムは、気化器に供給される前の炭化水素系原料および水を、改質ガスを熱源として加熱するための、加熱手段を更に備える。 Preferably, the hydrogen production system according to the present invention further includes a heating unit for heating the hydrocarbon-based raw material and water before being supplied to the vaporizer using the reformed gas as a heat source.
好ましくは、気化器は、水素含有脱着ガスを触媒燃焼させるための触媒燃焼部を有する。 Preferably, the vaporizer has a catalytic combustion section for catalytic combustion of the hydrogen-containing desorption gas.
好ましくは、気化器は、燃焼ガスが有する熱エネルギを蓄えるための蓄熱手段を有する。 Preferably, the vaporizer has heat storage means for storing thermal energy of the combustion gas.
好ましい実施の形態としては、気化器は、本体容器と、混合原料を流通させるための、本体容器内を通過する流通管と、水素含有脱着ガスを触媒燃焼させて本体容器内に燃焼ガスを供給するための触媒燃焼部とを有する。 As a preferred embodiment, the vaporizer has a main body container, a flow pipe for passing the mixed raw material, and a hydrogen containing desorption gas that is catalytically combusted to supply the combustion gas into the main body container. And a catalytic combustion section for
好ましくは、気化器は、燃焼ガスが有する熱エネルギを蓄えるための、本体容器内に充填された蓄熱材を更に有する。この場合、蓄熱材はセラミックボールであるのが好ましい。 Preferably, the vaporizer further includes a heat storage material filled in the main body container for storing thermal energy of the combustion gas. In this case, the heat storage material is preferably a ceramic ball.
好ましくは、流通管はスパイラル形状を有する。 Preferably, the flow pipe has a spiral shape.
好ましくは、燃焼ガスを熱源として改質反応器を加熱するための加熱手段を更に備える。 Preferably, the apparatus further includes heating means for heating the reforming reactor using the combustion gas as a heat source.
好ましくは、改質反応器は、上流側の第1領域と、下流側の第2領域とを有し、第1領域と第2領域とは、熱伝導性の隔壁を挟んで隣接して配置されている。 Preferably, the reforming reactor has a first region on the upstream side and a second region on the downstream side, and the first region and the second region are arranged adjacent to each other with a thermally conductive partition interposed therebetween. Has been.
本発明の第2の側面によると、炭化水素系原料を改質して改質ガスを発生させるための改質装置が提供される。本改質装置は、燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスを熱源として、炭化水素系原料と水と酸素とを含む混合原料を加熱して気化状態とするための気化器と、炭化水素系原料の水蒸気改質反応とともに炭化水素系原料の部分酸化改質反応を併発させることにより、気化状態とされた混合原料から、水素を含有する改質ガスを生じさせるための改質反応器と、を備える。この場合、改質反応器は、上流側の第1領域と、下流側の第2領域とを有し、第1領域と第2領域とは、熱伝導性の隔壁を挟んで隣接して配置されているのが好ましい。本改質装置において、好ましくは、燃料は、改質ガス中の水素の一部を含む。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a reformer for reforming a hydrocarbon-based raw material to generate a reformed gas. This reformer uses a combustion gas generated by burning fuel as a heat source, a vaporizer for heating a mixed raw material containing hydrocarbon raw material, water and oxygen to a vaporized state, and a hydrocarbon raw material. A reforming reactor for generating a reformed gas containing hydrogen from a mixed raw material in a vaporized state by causing a partial oxidation reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material together with a steam reforming reaction. . In this case, the reforming reactor has a first region on the upstream side and a second region on the downstream side, and the first region and the second region are arranged adjacent to each other with a thermally conductive partition interposed therebetween. It is preferable. In the present reformer, the fuel preferably contains a part of hydrogen in the reformed gas.
本発明の第3の側面によると、炭化水素系原料を改質して改質ガスを発生させるための改質装置が提供される。本改質装置は、気化状態の炭化水素系原料と水と酸素とを含む混合原料を、上記炭化水素系原料の水蒸気改質反応とともに上記炭化水素系原料の部分酸化改質反応を同一の触媒で併発させることにより、上記気化状態とされた混合原料から、水素を含有する改質ガスを生じさせるための改質反応器を備える。この改質反応器は、上流側の第1領域と、下流側の第2領域とを有し、第1領域と第2領域とは、熱伝導性の隔壁を挟んで隣接して配置されている。この場合、隔壁は、少なくとも1つの管体で構成されているのが好ましい。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a reformer for reforming a hydrocarbon-based raw material to generate a reformed gas. The present reformer is a catalyst for subjecting a mixed raw material containing a vaporized hydrocarbon raw material, water and oxygen to a partial oxidation reforming reaction of the hydrocarbon raw material together with a steam reforming reaction of the hydrocarbon raw material. And a reforming reactor for generating a reformed gas containing hydrogen from the mixed raw material in the vaporized state. This reforming reactor has a first region on the upstream side and a second region on the downstream side, and the first region and the second region are disposed adjacent to each other with a thermally conductive partition interposed therebetween. Yes. In this case, the partition wall is preferably composed of at least one tubular body.
図1および図2は、本発明の第1の実施形態に係る水素製造システムX1を表す。図1は、水素製造システムX1全体の概略構成を表す。図2は、図1に示すII−II線に沿った断面を表す。 1 and 2 show a hydrogen production system X1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a schematic configuration of the entire hydrogen production system X1. FIG. 2 shows a cross section taken along line II-II shown in FIG.
水素製造システムX1は、気化器1および改質反応器2が上下方向に連なる改質装置Y1と、熱交換器3と、気液分離器4と、圧力変動吸着式ガス分離装置(PSA分離装置)5とを備え、炭化水素系原料であるメタノールを主原料として水素を製造するように構成されている。
The hydrogen production system X1 includes a reformer Y1 in which a
改質装置Y1の気化器1は、本体容器11と、供給管12と、触媒燃焼部13と、流通管14と、蓄熱材15(図2参照)とを有しており、メタノールと水と酸素とを含む混合原料を加熱して気化状態とするためのものである。なお、図1においては、気化器1の内部構造を明確にする観点から一部を断面形状で示すとともに、蓄熱材15を省略している。
The
本体容器11は閉端管状構造を有し、その上端部には燃焼ガス排出口111が設けられている。本体容器11を構成する素材としては、ステンレスなどが挙げられる。
The
供給管12は、外管121および内管122からなる二重管構造を有する。外管121は、上端部が本体容器11外で配管61に連結されており、下端部が本体容器11中で開放されている。内管122は、上端部が本体容器11外で配管63と配管72とに連結されており、下端部が外管121中で開放されている。外管121と連結されている配管61は、空気ブロワ62にも連結されている。内管122と連結されている配管63は、稼動開始時用の気化用燃料(例えばLPG)の供給源(図示略)に連結されており、この配管63には、自動弁63aが設けられている。
The
触媒燃焼部13は、供給管12の外管121内の下端部に設けられており、水素や上述の稼動開始時用燃料を触媒燃焼させて高温の燃焼ガスを生じさせるための部位である。触媒燃焼部13には燃焼用触媒が充填されている。燃焼用触媒としては、例えば白金やパラジウムなどの白金系触媒が挙げられる。
The
流通管14は、原料導入端141および原料導出端142を有し、供給管12を取り囲むスパイラル形状を一部に有する。原料導入端141および原料導出端142は、各々、本体容器11の下端部から本体容器11外に出ている。流通管14を構成する素材としては、ステンレスなどが挙げられる。
The
蓄熱材15は、図2に示すように、本体容器11内における供給管12および流通管14の周囲に充填されている。ここで、本体容器11内において、供給管12および流通管14と、蓄熱材15との間には、触媒燃焼部13にて発生した燃焼ガスが通過可能な隙間が確保されている。蓄熱材15としては、本体容器11や流通管14よりも熱容量が大きく、且つ略球形であるのが好ましく、セラミックボールなどが挙げられる。
As shown in FIG. 2, the
改質装置Y1の改質反応器2は、図1に示すように、本体容器21と、改質反応部22とを有する。この改質反応器2は、メタノールの水蒸気改質反応および部分酸化改質反応を併発させることにより、気化器1において気化状態とされた混合原料中のメタノールを改質し、水素を含有する改質ガスを生じさせるためのものである。
The reforming reactor 2 of the reforming apparatus Y1 includes a
本体容器21は、閉端管状構造を有し、その一端部には原料導入口211が設けられ、他端部には改質ガス導出口212が設けられている。原料導入口211は、上述の気化器1の原料導出端142に連結されている。本体容器21を構成する素材としては、ステンレスなどが挙げられる。
The
改質反応部22は、本体容器21の内部に設けられており、改質触媒(図示略)が充填されている部位である。この改質触媒は、気化状態とされた混合原料中のメタノールについて水蒸気改質反応および部分酸化改質反応を併発させるためのものである。改質触媒としては、例えば酸化アルミニウム、酸化銅および酸化亜鉛を含む混合物を採用することができる。改質触媒における上記成分の含有比率は、例えば、CuOが42wt%、ZnOが47wt%、およびAl2O3が10wt%である。The reforming
熱交換器3は、メタノール水導入口31と、メタノール水導出口32と、改質ガス導入口33と、改質ガス導出口34とを有しており、気化器1に供給される前のメタノール水と改質反応器2において生じた改質ガスとの熱交換により、メタノール水を予熱し且つ改質ガスを冷却するためのものである。熱交換器3内には、メタノール水導入口31からメタノール水導出口32にメタノール水が流れるための経路、および、改質ガス導入口33から改質ガス導出口34に改質ガスが流れるための経路が設けられ、これら2種類の経路の間で熱交換可能に構成されている。このような熱交換器3は、気化器1において混合原料を加熱して気化状態とする際に要する熱エネルギを低減するのに資する。加えて、このような熱交換器3によると改質ガスを除熱(冷却)することができるため、本水素製造システムX1は、改質ガスを冷却するための冷却装置などを別途具備する必要はない。
The
メタノール水導入口31は、メタノール水の供給源(図示略)に配管64およびポンプ65を介して連結されている。ポンプ65は、メタノール水を所定の圧力(例えば0.9MPa)で送出するためのものである。メタノール水導出口32は、配管66を介して気化器1の原料導入端141に連結されている。配管66には、配管67がその一端部を介して連結されている。配管67は、他端部が酸素含有ガス(例えば酸素富化ガスや空気)の供給源(図示略)に連結されている。また、配管67には、酸素含有ガスの流量を調整するための流量調整弁67aが設けられている。改質ガス導入口33は、配管68を介して改質反応器2の改質ガス導出口212に連結されている。改質ガス導出口34は、配管69を介して後述の気液分離器4に連結されている。
The
気液分離器4は、液排出口41を有しており、改質ガス中に混在する液成分(例えば水)42を当該ガスと気液分離するためのものである。液排出口41は、気液分離器4に回収された液成分42を当該気液分離器4の外部に排出するためのものである。
The gas-
PSA分離装置5は、吸着剤が充填された少なくとも一つの吸着塔を備え、当該吸着塔を用いて行う圧力変動吸着式ガス分離法によって改質ガスから水素富化ガスを取り出すことのできるものである。吸着塔に充填される吸着剤としては、例えば、ゼオライト系吸着剤、カーボン系吸着剤、またはアルミナ吸着剤を採用することができ、好ましくはゼオライト系吸着剤が採用される。単一の吸着塔には、一種類の吸着剤を充填してもよいし、複数種類の吸着剤を充填してもよい。PSA分離装置5にて実行される圧力変動吸着式ガス分離法では、単一の吸着塔について、吸着工程、脱着工程、および再生工程を含む1サイクルが繰り返される。吸着工程は、塔内が所定の高圧状態にある吸着塔に改質ガスを導入して当該改質ガス中の不要成分(一酸化炭素,二酸化炭素,未反応のメタノール,窒素など)を吸着剤に吸着させ、当該吸着塔から水素富化ガスを導出するための工程である。脱着工程は、吸着塔内を減圧して吸着剤から不要成分を脱着させ、当該不要成分を塔外に排出するための工程である。再生工程は、再度の吸着工程に吸着塔を備えさせるべく、例えば洗浄ガスを塔内に通流させることにより、不要成分に対する吸着剤の吸着性能を回復させるための工程である。このようなPSA分離装置5としては、公知のPSA水素分離装置を用いることができる。
The
次に、以上の構成を有する水素製造システムX1の具体的な動作の一例について説明する。 Next, an example of a specific operation of the hydrogen production system X1 having the above configuration will be described.
水素製造システムX1の稼動時には、ポンプ65が作動することにより、所定濃度のメタノール水が配管64を介してメタノール水導入口31より熱交換器3内に導入される。熱交換器3内では、相対的に低温(例えば10〜25℃)のメタノール水は、後述のようにして熱交換器3内に導入される相対的に高温(例えば230〜270℃)の改質ガスとの熱交換により、例えば137℃に加熱(予熱)される。熱交換器3において予熱されたメタノール水は、メタノール水導出口32から熱交換器3外に導出され、配管66を通過する際に、配管67を介して配管66に導入される酸素含有ガス(例えば酸素富化ガスや空気)と混合される。酸素含有ガスの供給量は、流量調整弁67aにより調整することができる。
When the hydrogen production system X1 is in operation, the
このようにして得られる混合原料(メタノール、水、酸素を含む)は、気化器1の流通管14にその原料導入端141から導入される。流通管14に導入された混合原料は、流通管14を通過する過程で、後述のようにして触媒燃焼部13にて生ずる燃焼ガスを熱源として、後の改質反応器2での改質反応において必要とされる所望の反応温度(例えば230〜270℃)まで加熱されて気化状態とされる。気化状態とされた混合原料は、流通管14の原料導出端142から気化器1外に導出され、原料導入口211を介して改質反応器2に供給される。
The mixed raw material (including methanol, water, and oxygen) thus obtained is introduced from the raw
改質反応器2に供給された混合原料は改質反応部22に導入される。改質反応部22においては、改質触媒の作用により、吸熱反応であるメタノールの水蒸気改質反応および発熱反応であるメタノールの部分酸化改質反応が併発し、混合原料から、水素を含む改質ガスが発生する。本実施形態では、改質反応部22内の反応温度(例えば230〜270℃)が略一定に維持されるように、各反応で消費されるメタノールの割合(即ち各反応の比率)が設定されている。即ち、改質反応部22においては、メタノールのオートサーマル改質反応が進行する。
The mixed raw material supplied to the reforming reactor 2 is introduced into the reforming
メタノールの水蒸気改質反応および部分酸化改質反応は、各々、上記の式(1)および式(2)で表されるところ、メタノール消費量1molあたりの水蒸気改質反応の吸熱量(Q1)は49.5kJであり、メタノール消費量1molあたりの部分酸化改質反応の発熱量(Q2)は192.5kJである。本実施形態では、Q1および改質反応部22外への損失熱量(Q3)の和と、Q2とが一致するように、水蒸気改質反応および部分酸化改質反応の比率が調節されており、これにより、改質反応部22内が所望の反応温度に維持されている。水蒸気改質反応および部分酸化改質反応の比率は、例えば、改質反応器2ないし改質反応部22に供給される混合原料の組成を調整することにより調節することができる。例えば、Q3=0の場合には、水蒸気改質反応の比率をxとし、部分酸化改質反応の比率を1−xとすると、下記の方程式によりxおよび1−xの値を得ることができる。すなわち、Q3=0の場合、水蒸気改質反応の比率xは約0.80であり、部分酸化改質反応の比率1−xは約0.20であると、理論的に特定することができる。The steam reforming reaction and partial oxidation reforming reaction of methanol are represented by the above formulas (1) and (2), respectively, and the endothermic amount (Q 1 ) of the steam reforming reaction per 1 mol of methanol consumption. Is 49.5 kJ, and the calorific value (Q 2 ) of the partial oxidation reforming reaction per mol of methanol consumed is 192.5 kJ. In the present embodiment, the ratio of the steam reforming reaction and the partial oxidation reforming reaction is adjusted so that the sum of Q 1 and the amount of heat loss (Q 3 ) to the outside of the reforming
改質反応部22において生じた改質ガスは、改質ガス導出口212から改質反応器2外に導出され、配管68および改質ガス導入口33を介して熱交換器3内に導入される。熱交換器3内では、相対的に高温(例えば230〜270℃)の改質ガスは、上述のようにして熱交換器3内に導入される相対的に低温(例えば10〜25℃)のメタノール水との熱交換により、例えば40℃に冷却される。熱交換器3において冷却された改質ガスは、改質ガス導出口34から熱交換器3外に導出され、配管69を介して気液分離器4に導入される。
The reformed gas generated in the reforming
気液分離器4に導入された改質ガスは、当該改質ガス中に混在する液成分42が当該改質ガスから気液分離される。これにより、気液分離器4の下流に位置するPSA分離装置5の吸着塔に液成分42が導入されるのを抑制することができる。したがって、液成分42が吸着塔に充填されている吸着剤と接触することに起因する当該吸着剤の劣化を抑制することができる。この気液分離により回収された液成分42は、液排出口41を介して気液分離器4から外部に排出される。このような気液分離器4を経た改質ガスは、配管70を介してPSA分離装置5に供給される。
In the reformed gas introduced into the gas-
PSA分離装置5においては、圧力変動吸着式ガス分離法により、吸着塔ごとに、吸着工程、脱着工程、および再生工程を含む1サイクルが繰り返される。
In the
吸着工程では、塔内が所定の高圧状態にある吸着塔に、水素を含有する改質ガスが導入される。当該吸着塔では、改質ガスに含まれる不要成分(一酸化炭素,二酸化炭素,未反応のメタノール,窒素など)が吸着剤により吸着除去され、水素富化ガス(水素濃度の高いガス)が製品ガスとして塔外へ導出される。この水素富化ガスは、配管71を介して水素製造システムX1外に取り出される。脱着工程では、塔内の減圧により吸着剤から不要成分が脱着され、塔内に残存する水素と当該不要成分とを含む水素含有脱着ガスが塔外に排出される。この水素含有脱着ガスは、当該吸着塔から配管72を介して気化器1に気化用燃料として供給される。再生工程では、例えば洗浄ガスが塔内に通流されることにより、不要成分に対する吸着剤の吸着性能が回復される。PSA分離装置5からは、以上のようにして、水素富化ガス(製品ガス)が取り出されるとともに、水素含有脱着ガスが取り出される。水素富化ガスは、例えば、所定の用途に連続的に使用されるか、或は、所定のタンクに貯留される。
In the adsorption step, a reformed gas containing hydrogen is introduced into an adsorption tower whose inside is in a predetermined high pressure state. In the adsorption tower, unnecessary components (carbon monoxide, carbon dioxide, unreacted methanol, nitrogen, etc.) contained in the reformed gas are adsorbed and removed by the adsorbent, and hydrogen-enriched gas (gas with high hydrogen concentration) is the product. It is led out of the tower as gas. This hydrogen-enriched gas is taken out of the hydrogen production system X1 through the
気化用燃料として気化器1に供給された水素含有脱着ガスは、内管122および外管121を通って触媒燃焼部13に導入される。これとともに、触媒燃焼部13には空気が供給され続ける。具体的には、ブロア62の作動により、配管61および外管121を通って触媒燃焼部13に空気が供給され続けるのである。このような触媒燃焼部13において、その燃焼用触媒の作用により、水素含有脱着ガス中の水素は触媒燃焼され、高温(例えば500〜600℃)の燃焼ガスが生ずる。触媒燃焼は、燃焼を維持することが可能な燃焼温度の幅が比較的大きいため、水素含有脱着ガスの水素含有率が多少変動しても安定した燃焼を維持することができる。また、触媒燃焼は、不完全燃焼ガスをほとんど発生しないので、気化器1において発生する燃焼ガスを最終的に大気中に放出することによる環境負荷も少ない。
The hydrogen-containing desorption gas supplied to the
触媒燃焼部13において生じた高温の燃焼ガスは、供給管12の外管121の開放端(図中下端)から放出され、本体容器11内にて蓄熱材15が充填されている箇所を通過して燃焼ガス排出口111から気化器1外に排出される。燃焼ガスが蓄熱材15の充填箇所を通過する際、熱源としての燃焼ガスから流通管14に熱エネルギが伝達され、流通管14を流通する混合原料は、所定温度(例えば230〜270℃)まで加熱されて気化状態とされる。流通管14はスパイラル形状を有しているため、流通管14の表面積(受熱面積)を大きく確保することができる。したがって、このようなスパイラル形状を有する流通管14は、流通管14内を流通する混合原料に対する伝熱効率を高めて、当該混合原料の加熱を効率的に行うことにも資する。
The high-temperature combustion gas generated in the
ここで、燃焼ガスの温度が蓄熱材15の温度よりも高い場合、当該燃焼ガスからの熱エネルギは蓄熱材15にも伝達されて当該蓄熱材15にて蓄えられ、燃焼ガスの温度が蓄熱材15の温度よりも低い場合、当該蓄熱材15を熱源として当該燃焼ガスは加熱され得る。したがって、蓄熱材15は、混合原料を加熱するための熱源として機能する燃焼ガスの温度変動を緩和することができ、これにより、当該混合原料を適切に加熱して気化状態とすることができる。加えて、燃焼ガスは、本体容器11内において蓄熱材15間に生じる狭い空隙を流れるため、蓄熱材15が充填されていない場合に比べて流速が大きくなる。したがって、蓄熱材15は、混合原料に対する燃焼ガスの伝熱効率を高めて、当該混合原料の加熱を効率的に行うことにも資する。
Here, when the temperature of the combustion gas is higher than the temperature of the
以上のように、水素製造システムX1では、その定常稼動時において、原料が、熱交換器3、気化器1、改質反応器2、熱交換器3、気液分離器4、およびPSA分離装置5を順次経ることにより、当該PSA分離装置5から水素富化ガスが取り出され、且つ、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスが気化器1に供給される。
As described above, in the hydrogen production system X1, during its steady operation, the raw materials are the
なお、上述の水素製造システムX1の具体的な動作は、PSA分離装置5から触媒燃焼部13に水素含有脱着ガスが充分に供給されている定常稼動時における動作について示したものであるが、例えば起動時には、PSA分離装置5から触媒燃焼部13に水素含有脱着ガスが充分に供給されない。そのような場合、例えばPSA分離装置5から触媒燃焼部13に対して水素含有脱着ガスを充分に供給することができるまでの間は自動弁63aを開状態としておくことにより、触媒燃焼部13において必要な気化用燃料(例えばLPG)が気化器1ないしその触媒燃焼部13に補助的に供給される。
Note that the specific operation of the hydrogen production system X1 described above is the operation during steady operation in which the hydrogen-containing desorption gas is sufficiently supplied from the
水素製造システムX1では、その稼動時にPSA分離装置5から排出されて気化器1へ供給される水素含有脱着ガスの供給量(単位時間あたりの供給量)を調節することにより、稼動開始後から所定期間経過以降の定常稼動時において、気化器1にて混合原料を加熱して所望温度の気化状態とするのに必要な燃料が、PSA分離装置5からの水素含有脱着ガスのみで賄われる。また、水素製造システムX1では、その稼動時に改質反応器2の改質反応部22で進行する炭化水素系原料の水蒸気改質反応および部分酸化改質反応の比率を調節することにより、改質反応器内が所望の反応温度に維持されている。このように、水素製造システムX1は、その定常稼動時において、システム稼動に伴う自己供給熱のみにより、混合原料を加熱気化し続けるとともに改質反応器2の改質反応部22が所望温度に維持されている。このような熱自立型の本水素製造システムによると、外部燃料を燃焼して混合原料および改質反応器内を加熱し続ける非効率な手法ないし構成を回避して、効率よく水素を製造することができる。このような効率化は、例えば水素製造コストを低減するうえで好適である。
In the hydrogen production system X1, by adjusting the supply amount (supply amount per unit time) of the hydrogen-containing desorption gas discharged from the
また、上述のように改質反応器2での熱収支バランスをとってオートサーマル改質反応を実現することのできる水素製造システムX1は、外部燃料を燃焼して改質反応器2内を加熱するための加熱機構や、当該改質反応器2内を除熱するための除熱機構を別途具備する必要がないため、システムのコンパクト化を図るうえで好適である。また、水素製造システムX1は、改質反応器2での改質手法として部分酸化改質反応とともに水蒸気改質反応を採用するため、部分酸化改質型の水素製造システムよりも、改質反応器2での水素の生成効率が高い。加えて、水素製造システムX1においては、改質反応器2において吸熱反応である水蒸気改質反応とともに発熱反応である部分酸化改質反応が進行するため、水蒸気改質型の水素製造システムのように予め改質反応器2内を必要最低限の反応温度以上に昇温させておく必要がない。したがって、本水素製造システムは、比較的短時間で起動することが可能である。 In addition, as described above, the hydrogen production system X1 capable of realizing the autothermal reforming reaction by balancing the heat balance in the reforming reactor 2 burns external fuel and heats the reforming reactor 2 inside. Therefore, it is not necessary to separately provide a heating mechanism for heat removal and a heat removal mechanism for removing heat inside the reforming reactor 2, which is suitable for making the system compact. Further, since the hydrogen production system X1 employs the steam reforming reaction together with the partial oxidation reforming reaction as the reforming method in the reforming reactor 2, the reforming reactor is more effective than the partial oxidation reforming type hydrogen production system. The production efficiency of hydrogen at 2 is high. In addition, in the hydrogen production system X1, since a partial oxidation reforming reaction that is an exothermic reaction proceeds together with a steam reforming reaction that is an endothermic reaction in the reforming reactor 2, as in a steam reforming type hydrogen production system. It is not necessary to raise the temperature inside the reforming reactor 2 in advance to the minimum required reaction temperature or higher. Therefore, this hydrogen production system can be started up in a relatively short time.
図3、図4Aおよび図4Bは、本発明の第2の実施形態に係る水素製造システムX2を表す。図3は、水素製造システムX2全体の概略構成を表す。図4Aは、図3のIV−IV線に沿った断面を表す。図4Bは、図4AのIVB−IVB線に沿った断面を表す。本発明の第2の実施形態において、本発明の第1の実施形態と同一または類似の部材および部分には、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。 3, 4A and 4B show a hydrogen production system X2 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a schematic configuration of the entire hydrogen production system X2. FIG. 4A represents a cross section taken along line IV-IV in FIG. FIG. 4B represents a cross section taken along line IVB-IVB in FIG. 4A. In the second embodiment of the present invention, the same or similar members and parts as those in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
水素製造システムX2は、気化器1および改質反応器2Aからなる改質装置Y2と、熱交換器3と、気液分離器4と、PSA分離装置5とを備え、炭化水素系原料であるメタノールを主原料として水素を製造するように構成されている。
The hydrogen production system X2 includes a reformer Y2 composed of a
改質反応器2Aは、図4Aおよび図4Bに示すように、本体容器21と、管体23と、改質反応部22Aとを有している。この改質反応器2Aは、管体23を備える点、改質反応部22に代えて改質反応部22Aを具備する点、およびこれに伴って種々の設計変更が施されている点において、第1の実施形態における改質反応器2と相違する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the reforming
本実施形態では、本体容器21は、その上端部に原料導入口211が設けられ、上端部近傍の側壁に改質ガス導出口212が設けられている。
In the present embodiment, the
管体23は、図4Aおよび図4Bに示すように、一定の厚みを有する円筒状とされており、本体容器21の内部に設けられている。管体23は、その上端部が本体容器21の上端部内面に対して例えば溶接などの手法により取り付けられている。そして、管体23の上端部は原料導入口211と連通するとともに、管体23の上端部と本体容器21の上端部内面との間には隙間が存在しない。管体23の下端部は、本体容器21内で開放されている。これにより、本体容器21の内部においては、原料導入口211から管体23の内側、本体容器21の下部、および本体容器21と管体23の間を経由して、改質ガス導出口212に至るまでのガスが流れる経路が形成されている。管体23は、熱伝導性を有する素材で構成されている。管体23を構成する素材としては、熱伝導性に優れたステンレスなどが挙げられる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
改質反応部22Aは、改質触媒が充填されている部位であり、管体23の内側に位置する円柱状の第1領域221と、この第1領域221に対して管体23を挟んで隣接して位置(本体容器21と管体23の間)する円筒状の第2領域222とから構成されている。第1領域221は、管体23と、管体23の内側に上下方向に離間して設けられた一対の仕切部材223とによって規定されている。第2領域222は、本体容器21と、管体23と、本体容器21と管体23の間に上下方向に離間して設けられた一対の仕切部材224とによって規定されている。即ち、管体23は、隣接する第1領域221および第2領域222を区画する隔壁としての役割を担う。仕切部材223,224としては、気化状態とされた混合原料や改質ガスを通過させつつ改質触媒を封じ込めることができるものが使用されており、例えばパンチングプレートが挙げられる。
The reforming
水素製造システムX2では、水素製造システムX1と同様に、その定常稼動時において、原料が、熱交換器3、気化器1、改質反応器2A、熱交換器3、気液分離器4、およびPSA分離装置5を順次経ることにより、当該PSA分離装置5から水素富化ガスが取り出され、且つ、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスが気化器1に供給される。
In the hydrogen production system X2, as in the hydrogen production system X1, during the steady operation thereof, the raw materials are
水素製造システムX2では、原料導入口211を介して改質反応器2Aに供給された気化状態の混合原料は、管体23の内側に位置する上流側の第1領域221を通過して管体23の下端から放出され、本体容器21と管体23の間に位置する下流側の第2領域222を通過して改質ガス導出口212に導かれる。図4Bに表された矢印は、本体容器21におけるガスの流れる方向を示す(この点は、後述の図5B,図6B,図7Bについても同様である。)。改質反応部22A(第1領域221および第2領域222)においては、改質触媒の作用により、メタノールのオートサーマル改質反応が進行し、混合原料から、水素を含む改質ガスが発生する。
In the hydrogen production system X2, the vaporized mixed raw material supplied to the reforming
ところで、メタノールの水蒸気改質反応および部分酸化改質反応が併発する際には、発熱反応である部分酸化改質反応の反応速度は、吸熱反応である水蒸気改質反応の反応速度に比べて相当早い。したがって、改質反応部に混合原料が導入されると、改質反応部の上流側の領域では主として部分酸化改質反応が進行して温度が上昇する一方、改質反応部の下流側の領域では主として水蒸気改質反応が進行して温度が低下する。即ち、改質反応部において、全体としてオートサーマル改質反応が行われていても、各部分の温度としてはバラつきが生じる。そして、改質反応部の下流側の領域において、水蒸気改質反応に必要な温度より低くなる部分があると、水蒸気改質反応が十分に進行することができなくなり、水素の発生量が低下する。また、改質反応部の上流側の領域の温度が極端に高くなると、改質触媒の活性が損なわれ、水素の発生量が低下する。 By the way, when the steam reforming reaction and partial oxidation reforming reaction of methanol occur simultaneously, the reaction rate of the partial oxidation reforming reaction, which is an exothermic reaction, is comparable to the reaction rate of the steam reforming reaction, which is an endothermic reaction. fast. Therefore, when mixed raw materials are introduced into the reforming reaction section, the partial oxidation reforming reaction proceeds mainly in the upstream area of the reforming reaction section and the temperature rises, while the downstream area of the reforming reaction section. In this case, the temperature is lowered mainly due to the steam reforming reaction. That is, even if the autothermal reforming reaction is performed as a whole in the reforming reaction part, the temperature of each part varies. If there is a portion that is lower than the temperature required for the steam reforming reaction in the region downstream of the reforming reaction section, the steam reforming reaction cannot sufficiently proceed, and the amount of hydrogen generated is reduced. . Further, when the temperature in the upstream region of the reforming reaction section becomes extremely high, the activity of the reforming catalyst is impaired, and the amount of hydrogen generated decreases.
これに対し、本実施形態では、改質反応部22Aは、上流側の第1領域221と下流側の第2領域222とが熱伝導性の管体23を挟んで隣接している。このため、相対的に高温となる第1領域221から相対的に低温となる第2領域222へ管体23を介して熱エネルギが伝達され(図4Aおよび図4Bに表された黒塗り矢印は、管体23を介した熱伝達の方向を示す。後述の図5A〜図7Bについても同様である。)、改質反応部22Aにおける各部分の温度分布は、平準化される。その結果、下流側の第2領域222の全体において、水蒸気改質反応に必要な温度以上に維持されることとなり、水蒸気改質反応が十分に進行し続ける。また、上流側の第1領域221においては、第2領域222への熱伝達により、極端に温度が高くなることは回避される。
On the other hand, in the present embodiment, in the reforming
さらに、改質反応部22Aは、管体23によって第1領域221と第2領域222とに区画されているため、管体23を設けない場合に比べてガス(気化状態の混合原料ないし改質ガス)の通流断面積が小さくなる。したがって、改質反応部22Aを通過する当該ガスの流速は、管体23を設けない場合に比べて大きくなる。このことは、改質反応部22Aの上流側から下流側への当該ガスの移動による熱伝達効率を高めて、改質反応部22Aにおける温度分布がより適切に平準化されることにも資する。
Furthermore, since the reforming
このように、改質反応部22Aの上流側の第1領域221と下流側の第2領域222とが熱伝導性の管体23(隔壁)を挟んで隣接して配置された構成では、吸熱反応である水蒸気改質反応と発熱反応である部分酸化改質反応の反応速度の相違に起因する改質反応部22Aの各部分の温度分布のバラつきが解消される。このような構成の改質反応器2Aを有する水素製造システムX2によると、水蒸気改質反応および部分酸化改質反応を適切に進行させることができ、水素の生成効率をより高めるうえで好適である。
As described above, in the configuration in which the
図5A〜図7Bは、本実施形態における改質反応器の変形例を表す。 5A to 7B show a modification of the reforming reactor in the present embodiment.
図5Aおよび図5Bに示された改質反応器2Bにおいては、原料導入口211は本体容器21の上端部近傍の側壁に設けられ、改質ガス導出口212は本体容器21の上端部に設けられている。この改質反応器2Bの改質反応部22Bにおいては、本体容器21と管体23の間が上流側の第1領域221に相当し、管体23の内側が下流側の第2領域222に相当する。即ち、改質反応器2Bは、第1領域221と第2領域222との位置関係が逆転している点において、図4Aおよび図4Bに示された改質反応器2と相違する。
In the reforming
図6Aおよび図6Bに示された改質反応器2Cにおいては、第1の実施形態における1本の管体23に代えて、原料導入口211と連通する複数(7本)の管体23が設けられている。この改質反応器2Cの改質反応部22Cにおいては、管体23の内側が上流側の第1領域221に相当しており、本体容器21と管体23との間が下流側の第2領域222に相当する。即ち、改質反応部22Cでは、上流側の第1領域221は、複数の管体23の内側に分散して配置されている。このような構成によれば、熱伝導部として機能する管体23の受熱面積を大きく確保することができる。したがって、水蒸気改質反応とともに部分酸化改質反応が進行する際には、管体23を介して第1領域221から第2領域222への熱伝達効率が高まり、改質反応部22Cにおける温度分布がより適切に平準化される。このことは、水蒸気改質反応および部分酸化改質反応をより適切に進行させて、水素の生成効率をより一層高めることにも資する。
In the reforming
図7Aおよび図7Bに示された改質反応器2Dにおいては、管体23に代えて、平板状の隔壁23Dが設けられている。原料導入口211は本体容器21の上端部(図中左側)に設けられ、改質ガス導出口212は本体容器21の上端部(図中右側)に設けられている。隔壁23Dは、本体容器21の下端部との間に所定の開口を有するように本体容器21の内面に固定されている。この改質反応器2Dの改質反応部22Dにおいては、隔壁23Dに対して図中左側の部分が上流側の第1領域221に相当し、隔壁23Dに対して図中右側の部分が下流側の第2領域222に相当する。
In the reforming
図8は、本発明の第3の実施形態に係る水素製造システムX3全体の概略構成を表す。本発明の第3の実施形態において、本発明の第1の実施形態と同一または類似の部材および部分には、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。 FIG. 8 shows a schematic configuration of the entire hydrogen production system X3 according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment of the present invention, the same or similar members and parts as those in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
水素製造システムX3は、気化器1および改質反応器2からなる改質装置Y3と、熱交換器3と、気液分離器4と、PSA分離装置5とを備え、炭化水素系原料であるメタノールを主原料として水素を製造するように構成されている。
The hydrogen production system X3 includes a reformer Y3 including a
改質装置Y3は、気化器1と改質反応器2との位置関係が上下逆転している点、および、これに伴って気化器1および改質反応器2について種々の設計変更が施されている点において、改質装置Y1と相違する。本実施形態では、気化器1の供給管12は本体容器11の側壁から外部に延出している。流通管14の原料導出端142は、本体容器11の上端部から本体容器11外に出ている。改質反応器2の原料導入口211および改質ガス導出口212は、各々、本体容器21の下端部および上端部に設けられている。
In the reformer Y3, the positional relationship between the
水素製造システムX3では、水素製造システムX1と同様に、その定常稼動時において、原料が、熱交換器3、気化器1、改質反応器2、熱交換器3、気液分離器4、およびPSA分離装置5を順次経ることにより、当該PSA分離装置5から水素富化ガスが取り出され、且つ、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスが気化器1に供給される。
In the hydrogen production system X3, as in the hydrogen production system X1, during the steady operation, the raw materials are converted into the
また、水素製造システムX3では、上述のように、気化器1における原料導出端142と連結されて混合原料を受け取るための原料導入口211が、改質反応器2の下端部に設けられている。そのため、万一、気化器1における混合原料の加熱が充分でなく、混合原料の一部が気化状態となっていない場合であっても、この気化状態となっていない混合原料が混合原料導入口211の上方に位置する改質反応部22に充填された改質触媒に接触し難い。したがって、水素製造システムX3では、気化状態となっていない混合原料が改質触媒に接触することに起因する当該改質触媒の劣化は抑制される。水素製造システムX3は、水素製造システムX1に関して上述した利点に加えてこのような利点を有する。
Further, in the hydrogen production system X3, as described above, the
図9は、本発明の第4の実施形態に係る水素製造システムX4全体の概略構成を表す。本発明の第4の実施形態において、本発明の第1の実施形態と同一または類似の部材および部分には、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。 FIG. 9 shows a schematic configuration of the entire hydrogen production system X4 according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment of the present invention, the same or similar members and parts as those in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
水素製造システムX4は、気化器1および改質反応器2’からなる改質装置Y4と、熱交換器3と、気液分離器4と、PSA分離装置5とを備え、炭化水素系原料であるメタノールを主原料として水素を製造するように構成されている。水素製造システムX4は、改質装置Y1に代えて改質装置Y4を備える点において、水素製造システムX1と相違し、改質装置Y4は、改質反応器2に代えて改質反応器2’を備える点において改質装置Y1と相違する。
The hydrogen production system X4 includes a reformer Y4 including a
改質反応器2’は、本体容器21と、改質反応部22と、ジャケット部24とを有している。ジャケット部24は、燃焼ガス導入口241と、燃焼ガス排出口242とを有しており、改質反応器2’の本体容器21の外周を取り巻くように構成されている。燃焼ガス導入口241は、気化器1の燃焼ガス排出口111から排出される燃焼ガスをジャケット部24に導入するためのものであり、配管243を介して燃焼ガス排出口111に連結されている。燃焼ガス排出口242は、ジャケット部24内の燃焼ガスを外部に排出するためのものである。
The reforming reactor 2 ′ has a
水素製造システムX4では、水素製造システムX1と同様に、その定常稼動時において、システム内の各部を原料が順次経ることにより、PSA分離装置5から水素富化ガスが取り出され、且つ、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスが気化器1に供給される。
In the hydrogen production system X4, as in the hydrogen production system X1, the hydrogen-enriched gas is taken out from the
また、水素製造システムX4の稼動時においては、気化器1の燃焼ガス排出口111から排出された比較的高温(例えば300℃)の燃焼ガスが、配管243を介してジャケット部24内に導入される。このジャケット部24に導入された燃焼ガスは、改質反応器2’を加熱する。そして、ジャケット部24内の燃焼ガスは、燃焼ガス排出口242を介して外部に排出される。
Further, during operation of the hydrogen production system X4, a relatively high temperature (for example, 300 ° C.) combustion gas discharged from the combustion
水素製造システムX4では、燃焼ガスを熱源として改質反応器2’を加熱することができるため、改質反応器2’の本体容器21などから放熱されることにより減少する改質反応部22内の熱エネルギを補うことができる。例えば、第1の実施形態に関して上述した損失熱量(Q3)の全てを、ジャケット部24に導入された燃焼ガスの熱量で補うことができる。損失熱量(Q3)の全てを、ジャケット部24に導入された燃焼ガスの熱量で補う場合、水蒸気改質反応による吸熱量(Q1)と部分酸化改質反応による発熱量(Q2)との熱収支がゼロに設定されたオートサーマル改質反応を適切に行い続けることができる。また、水素製造システムX4では、損失熱量(Q3)を超える熱量を、ジャケット部24から改質反応器2’内の改質反応部22に供給してもよい。この場合、オートサーマル改質反応における水蒸気改質反応の比率(上述のxの値)を0.80を有意に超えて高く設定しても、当該オートサーマル改質反応を適切に進行させ続けることができ、水素の生成効率を高めることができる。In the hydrogen production system X4, the reforming reactor 2 ′ can be heated using the combustion gas as a heat source, and therefore the inside of the reforming
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る水素製造システムおよび改質装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、蓄熱手段としての蓄熱材を設けない構成としてもよい。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the hydrogen production system and the reformer according to the present invention can be varied in design in various ways. For example, it is good also as a structure which does not provide the thermal storage material as a thermal storage means.
下記の具体的構成を有する水素製造システムX1を使用し、混合原料(メタノール,水,酸素を含む)から水素(水素富化ガス)を製造した。 Hydrogen (hydrogen-enriched gas) was produced from a mixed raw material (including methanol, water and oxygen) using a hydrogen production system X1 having the following specific configuration.
〔水素製造システム〕
本実施例の水素製造システムでは、気化器1の本体容器11を、ステンレス管(外径:216mm,内径:208mm,全長:1000mm)により構成した。触媒燃焼部13としては、燃焼用触媒として白金系触媒が充填された所定の燃焼器を用いた。流通管14としては、一部にスパイラル形状を有するステンレス製管(内径:10mm,全長:20m)を用いた。蓄熱材15としては、酸化アルミニウムおよび二酸化ケイ素の混合物からなるセラミックボール(直径:6.35mm)を約25リットル(充填高さ:900mm)本体容器11内に充填した。改質反応器2の本体容器21については、ステンレス管(外径:165mm、内径:158mm、全長:750mm)により構成した。この本体容器21の周囲には、保温用の断熱材を取り付けた。改質反応部22には、酸化アルミニウム、酸化銅、および酸化亜鉛を含む粒径3.0mmのペレット状の水蒸気改質触媒を約10リットル(充填高さ:500mm)充填した。この触媒は部分酸化改質反応の触媒としても機能する。熱交換器3としては、プレート式熱交換器(商品名:ブレージングプレート式熱交換器、日阪製作所製)を用いた。PSA分離装置5としては、3塔式のPSA水素分離装置(商品名:PSA水素ガス発生装置、住友精化製)を用いた。本装置の各吸着塔は、直径50mm、全長1000mmの円筒形状を有し、各吸着塔にはゼオライト系吸着剤を約1.7リットル(充填高さ:900mm)充填した。[Hydrogen production system]
In the hydrogen production system of the present example, the
〔水素の製造〕
本実施例の水素製造においては、メタノール濃度が58.7wt%であるメタノール水(20℃)を、システムへのメタノールおよび水の供給量が0.42kmol/hおよび0.525kmol/hとなる流量で、熱交換器3に導入した。熱交換器3では、改質反応器2からの改質ガスとの熱交換により、メタノール水は137℃まで昇温した。熱交換器3を通過した後のメタノール水には、0.20kmol/hの流量で酸素を添加した。この混合原料は、気化器1に導入され、気化器1において250℃まで昇温して気化状態となった。この気化状態の混合原料は、改質反応器2に導入され、改質反応部22でのオートサーマル改質反応(反応圧力:0.9MPa)により、水素を含む改質ガス(250℃)が発生した。この改質ガスは、熱交換器3に導入され、メタノール水との熱交換により40℃まで降温した。この改質ガスは、気液分離器4に導入され、当該改質ガス中に含まれる液成分が分離除去された。この後、改質ガスはPSA分離装置5に導入された。PSA分離装置5では、改質ガスから水素富化ガスが取り出された。また、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスは、気化器1の触媒燃焼部13に導入され、混合原料を加熱気化するための燃料として使用された。本実施例のこのような水素製造においては、改質反応器2におけるメタノールの反応率は97.6%、PSA分離装置5における水素回収率は80%、水素富化ガスにおける水素の純度は99.999%であった。また、純度99.999%の水素富化ガスの取得量は20.24Nm3/hであった。[Production of hydrogen]
In the hydrogen production of this example, methanol water (20 ° C.) having a methanol concentration of 58.7 wt% is supplied at a flow rate at which the supply amounts of methanol and water to the system are 0.42 kmol / h and 0.525 kmol / h. And introduced into the
本実施例では、メタノール供給量0.42kmol/hに対して酸素供給量を0.20kmol/hとすることにより、オートサーマル改質反応における部分酸化改質反応の占める割合を約20%とした。また、改質反応器2の本体容器21の周囲に断熱材を取り付けたことにより、当該本体容器21からの放熱を抑制した。したがって、改質反応器2における水蒸気改質反応による吸熱量(Q1)と部分酸化改質反応による発熱量(Q2)との熱収支がほぼゼロとなり、別途加熱装置などを設けて改質反応器2を加熱する必要がなかった。In this example, the proportion of the partial oxidation reforming reaction in the autothermal reforming reaction was about 20% by setting the oxygen supply rate to 0.20 kmol / h with respect to the methanol supply rate of 0.42 kmol / h. . In addition, by attaching a heat insulating material around the
また、本実施例では、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(48000kJ/h)を、熱交換器3における改質ガスから得られる熱量(15800kJ/h)と、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスを触媒燃焼部13で燃焼することにより生じる熱量(64500kJ/h)のうちの約50%(32200kJ/h)とを用いて賄うことができた。したがって、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(48000kJ/h)を得るためにシステム外から燃料を供給して燃焼し続ける必要がなかった。
Further, in this example, the total amount of heat (48000 kJ / h) required to heat the raw materials methanol and water from 20 ° C. to 250 ° C. at the above flow rate to be in a vaporized state is obtained in the
実施例1と同一の水素製造システムX1を使用し、実施例1とは異なる原料供給態様で、混合原料(メタノール,水,酸素を含む)から水素(水素富化ガス)を製造した。具体的には、本実施例の水素製造においては、メタノール濃度が58.7wt%であるメタノール水(20℃)を、システムへのメタノールおよび水の供給量が0.45kmol/hおよび0.5625kmol/hとなる流量で、熱交換器3に導入した。熱交換器3を通過した後のメタノール水には、1.02kmol/hの流量で空気を添加した。これ以外の操作については、実施例1と同様である。本実施例のこのような水素製造においては、改質反応器2におけるメタノールの反応率は97.6%、PSA分離装置5における水素回収率は75%、水素富化ガスにおける水素の純度は99.9%であった。また、水素の純度99.9%の水素富化ガスの取得量は20.33Nm3/hであった。Using the same hydrogen production system X1 as in Example 1, hydrogen (hydrogen-enriched gas) was produced from a mixed raw material (including methanol, water, and oxygen) in a raw material supply mode different from that in Example 1. Specifically, in the hydrogen production of this example, methanol water (20 ° C.) with a methanol concentration of 58.7 wt% was used, and the supply amounts of methanol and water to the system were 0.45 kmol / h and 0.5625 kmol. It was introduced into the
本実施例では、メタノール供給量0.45kmol/hに対して空気供給量を1.02kmol/hとすることにより、オートサーマル改質反応における部分酸化改質反応の占める割合を約20%とした。また、改質反応器2の本体容器21の周囲に断熱材を取り付けたことにより、当該本体容器21からの放熱を抑制した。したがって、改質反応器2における水蒸気改質反応による吸熱量(Q1)と部分酸化改質反応による発熱量(Q2)との熱収支がほぼゼロとなり、別途加熱装置などを設けて改質反応器2を加熱する必要がなかった。In this example, the ratio of the partial oxidation reforming reaction in the autothermal reforming reaction was about 20% by setting the air supply rate to 1.02 kmol / h with respect to the methanol supply rate of 0.45 kmol / h. . In addition, by attaching a heat insulating material around the
また、本実施例では、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(51300kJ/h)を、熱交換器3における改質ガスから得られる熱量(16000kJ/h)と、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスを触媒燃焼部13で燃焼することにより生じる熱量(86000kJ/h)のうちの約41%(35300kJ/h)とを用いて賄うことができた。したがって、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(51300kJ/h)を得るために水素製造システムX1の外部から燃料などを供給する必要がなかった。
Further, in this embodiment, the total amount of heat (51300 kJ / h) necessary for heating the raw materials methanol and water from 20 ° C. to 250 ° C. at the above flow rate to be in a vaporized state is obtained in the
実施例1,2とは異なる水素製造システムX2Aを使用し、実施例1,2とは異なる原料供給態様で混合原料(メタノール,水,酸素を含む)から水素(水素富化ガス)を製造した。 Hydrogen (hydrogen-enriched gas) was produced from a mixed raw material (including methanol, water, and oxygen) in a raw material supply mode different from Examples 1 and 2, using a hydrogen production system X2A different from Examples 1 and 2. .
本実施例の水素製造システムX2Aにおいては、改質反応器2の本体容器21の内部に管体23を設けることにより、水素製造システムX1の改質反応部22に代えて改質反応部22Aを具備する構成とした。この管体23については、ステンレス管(外径:114mm、内径:110mm、全長:600mm)により構成した。これに伴い改質ガス導出口212の配設箇所、および改質ガス導出口212に連結される配管68を適宜変更した。改質反応部22Aとしての第1領域221および第2領域222には、上記実施例で用いたのと同一の改質触媒を約10リットル(充填高さ:500mm)充填した。これ以外の構成については実施例1,2の水素製造システムX1と同一である。
In the hydrogen production system X2A of the present embodiment, by providing the
本実施例の水素製造においては、メタノール濃度が58.7wt%であるメタノール水(20℃)を、システムへのメタノールおよび水の供給量が0.45kmol/hおよび0.5625kmol/hとなる流量で、熱交換器3に導入した。熱交換器3を通過した後のメタノール水には、1.02kmol/hの流量で空気を添加した。これ以外の操作については、実施例1と同様である。本実施例のこのような水素製造においては、改質反応器2Aにおけるメタノールの反応率は97.6%、PSA分離装置5における水素回収率は75%、水素富化ガスにおける水素の純度は99.9%であった。また、純度99.9%の水素富化ガスの取得量は20.33Nm3/hであった。In the hydrogen production of this example, methanol water (20 ° C.) having a methanol concentration of 58.7 wt% is supplied at a flow rate at which the supply amounts of methanol and water to the system are 0.45 kmol / h and 0.5625 kmol / h. And introduced into the
本実施例では、メタノール供給量0.45kmol/hに対して空気供給量を1.02kmol/hとすることにより、オートサーマル改質反応における部分酸化改質反応の占める割合を約20%とした。また、改質反応器2Aの本体容器21の周囲に断熱材を取り付けたことにより、当該本体容器21からの放熱を抑制した。したがって、改質反応器2Aにおける水蒸気改質反応による吸熱量(Q1)と部分酸化改質反応による発熱量(Q2)との熱収支がほぼゼロとなり、別途加熱装置などを設けて改質反応器2Aを加熱する必要がなかった。In this example, the ratio of the partial oxidation reforming reaction in the autothermal reforming reaction was about 20% by setting the air supply rate to 1.02 kmol / h with respect to the methanol supply rate of 0.45 kmol / h. . Moreover, the heat radiation from the
また、本実施例では、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(51300kJ/h)を、熱交換器3における改質ガスから得られる熱量(16000kJ/h)と、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスを触媒燃焼部13で燃焼することにより生じる熱量(86000kJ/h)のうちの約41%(35300kJ/h)とを用いて賄うことができた。したがって、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(51300kJ/h)を得るために水素製造システムX2Aの外部から燃料を供給して燃焼し続ける必要がなかった。
Further, in this embodiment, the total amount of heat (51300 kJ / h) necessary for heating the raw materials methanol and water from 20 ° C. to 250 ° C. at the above flow rate to be in a vaporized state is obtained in the
実施例3とは異なる改質装置を備えた水素製造システムX2Cを使用し、実施例3とは異なる原料供給態様で混合原料(メタノール,水,酸素を含む)から水素(水素富化ガス)を製造した。 Hydrogen (hydrogen-enriched gas) is obtained from a mixed raw material (including methanol, water, and oxygen) in a raw material supply mode different from that in Example 3, using a hydrogen production system X2C having a reformer different from that in Example 3. Manufactured.
本実施例の水素製造システムX2Cにおいては、改質反応器2の本体容器21の内部に設けられた管体23を7本のステンレス管(外径:50mm、内径:48mm、全長:600mm)により構成し、水素製造システムX2Aの改質反応部22Aに代えて、改質反応部22Cを具備する構成とした。これ以外の構成については、実施例3の水素製造システムX2Aと同一である。
In the hydrogen production system X2C of this example, the
本実施例の水素製造においては、メタノール濃度が58.7wt%であるメタノール水(20℃)を、システムへのメタノールおよび水の供給量が0.42kmol/hおよび0.525kmol/hとなる流量で、熱交換器3に導入した。熱交換器3を通過した後のメタノール水には、0.2kmol/hの流量で酸素を添加した。これ以外の操作については、実施例1と同様である。本実施例のこのような水素製造においては、改質反応器2Cにおけるメタノールの反応率は97.6%、PSA分離装置5における水素回収率は80%、水素富化ガスにおける水素の純度は99.999%であった。また、水素の純度99.999%の水素富化ガスの取得量は20.24Nm3/hであった。In the hydrogen production of this example, methanol water (20 ° C.) having a methanol concentration of 58.7 wt% is supplied at a flow rate at which the supply amounts of methanol and water to the system are 0.42 kmol / h and 0.525 kmol / h. And introduced into the
本実施例では、メタノール供給量0.42kmol/hに対して酸素供給量を0.2kmol/hとすることにより、オートサーマル改質反応における部分酸化改質反応の占める割合を約20%とした。また、改質反応器2Cの本体容器21の周囲に断熱材を取り付けたことにより、当該本体容器21からの放熱を抑制した。したがって、改質反応器2Cにおける水蒸気改質反応による吸熱量(Q1)と部分酸化改質反応による発熱量(Q2)との熱収支がほぼゼロとなり、別途加熱装置などを設けて改質反応器2Cを加熱する必要がなかった。In this example, the oxygen supply rate was 0.2 kmol / h with respect to the methanol supply rate of 0.42 kmol / h, so that the proportion of the partial oxidation reforming reaction in the autothermal reforming reaction was about 20%. . Moreover, the heat dissipation from the
また、本実施例では、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(48000kJ/h)を、熱交換器3における改質ガスから得られる熱量(15800kJ/h)と、PSA分離装置5から排出される水素含有脱着ガスを触媒燃焼部13で燃焼することにより生じる熱量(64500kJ/h)のうちの約50%(32200kJ/h)とを用いて賄うことができた。したがって、原料であるメタノールおよび水を上記流量で20℃から250℃まで加熱して、気化状態とするのに必要な熱量の総量(48000kJ/h)を得るために水素製造システムX2Cの外部から燃料などを供給する必要がなかった。
Further, in this example, the total amount of heat (48000 kJ / h) required to heat the raw materials methanol and water from 20 ° C. to 250 ° C. at the above flow rate to be in a vaporized state is obtained in the
〔改質反応部の温度分布〕
実施例3,4において、水素製造システムX2A,X2Cの稼動開始から1時間以上経過した定常稼動時における改質反応部22A,22Cの温度分布をそれぞれ調査した。この改質反応部22A,22Cの温度分布の調査は、改質反応部22A,22C内に設定された複数の測定ポイントの温度を測定することにより行った。実施例3では、当該測定ポイントは、第1領域221および第2領域222におけるガスの流れ方向に沿った所定の軸S1,S2上(図4Aおよび図4Bを参照)に変位して設定された。改質反応部22Aには、軸S1ないし軸S2に沿って移動可能に温度計を配置した。そして、当該温度計の測定部の位置を軸S1上ないし軸S2上において変位する測定ポイントへ順次ずらし、当該測定ポイントごとの温度を測定した。実施例4では、測定ポイントは、第1領域221および第2領域222におけるガスの流れ方向に沿った所定の軸S3,S4上(図6Aおよび図6Bを参照)に変位して設定された。改質反応部22Cには、軸S3ないし軸S4に沿って移動可能に温度計を配置した。そして、当該温度計の測定部の位置を軸S3上ないし軸S4上において変位する測定ポイントへ順次ずらし、当該測定ポイントごとの温度を測定した。[Temperature distribution in the reforming reaction section]
In Examples 3 and 4, the temperature distributions of the reforming
図10は、改質反応部の温度分布を表すグラフである。同図の横軸は、改質反応部22A,22Cのガスの流れ方向の経路長さ1000mm(第1領域221における改質触媒の充填高さである500mmと第2領域222における改質触媒の充填高さである500mmとの合計)において、第1領域221の上流側端部を基点とするガスの流れ方向への測定ポイントまでの変位量を表す。同図の縦軸は、当該測定ポイントの測定温度を表す。図10によく表れているように、測定ポイントの温度が、実施例3では240℃〜270℃、実施例4では240℃〜265℃という比較的小さい範囲に収まっており、改質反応部22A,22Cにおける各部分の温度が平準化されていることが確認できた。これは、第1領域221において主として進行する部分酸化改質反応により生じた熱エネルギが管体23を介して第2領域222に伝達されたことによるものと考えられる。なお、実施例4では、複数(7本)の管体23を設けたことにより、実施例3のように1本の管体23を設けた場合に比べて受熱面積が大きく確保され、改質反応部22Cの温度分布範囲がより小さくなった。
FIG. 10 is a graph showing the temperature distribution in the reforming reaction section. The horizontal axis in the figure represents the path length of 1000 mm in the gas flow direction of the reforming
Claims (16)
上記炭化水素系原料の水蒸気改質反応とともに上記炭化水素系原料の部分酸化改質反応を併発させることにより、上記気化状態とされた混合原料から、水素を含有する改質ガスを生じさせるための、改質反応器と、
吸着剤が充填された吸着塔を用いて行う圧力変動吸着式ガス分離法により、上記吸着塔に上記改質ガスを導入して当該改質ガス中の不要成分を上記吸着剤に吸着させ、当該吸着塔から水素富化ガスを導出し、且つ、上記吸着剤から上記不要成分を脱着させ、上記吸着塔内に残存する水素と当該不要成分とを含む水素含有脱着ガスを当該吸着塔から排出するための、圧力変動吸着式ガス分離装置と、を備え、
上記気化器は、上記水素含有脱着ガスを燃焼し、当該燃焼により生ずる燃焼ガスを熱源として上記混合原料を加熱する、ことを特徴とする水素製造システム。A vaporizer for heating a mixed raw material containing a hydrocarbon-based raw material, water and oxygen into a vaporized state;
For generating a reformed gas containing hydrogen from the vaporized mixed raw material by causing a partial oxidation reforming reaction of the hydrocarbon raw material together with a steam reforming reaction of the hydrocarbon raw material. A reforming reactor,
By the pressure fluctuation adsorption type gas separation method performed using an adsorption tower filled with an adsorbent, the reformed gas is introduced into the adsorber tower to adsorb unnecessary components in the reformed gas to the adsorbent, A hydrogen-enriched gas is led out from the adsorption tower, the unnecessary component is desorbed from the adsorbent, and a hydrogen-containing desorption gas containing hydrogen remaining in the adsorption tower and the unnecessary component is discharged from the adsorption tower. A pressure fluctuation adsorption gas separation device for
The said vaporizer burns the said hydrogen-containing desorption gas, The said mixed raw material is heated by using the combustion gas produced by the said combustion as a heat source, The hydrogen production system characterized by the above-mentioned.
上記第1領域と上記第2領域とは、熱伝導性の隔壁を挟んで隣接して配置されている、請求項1に記載の水素製造システム。The reforming reactor has an upstream first region and a downstream second region,
2. The hydrogen production system according to claim 1, wherein the first region and the second region are disposed adjacent to each other with a thermally conductive partition interposed therebetween.
燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスを熱源として、炭化水素系原料と水と酸素とを含む混合原料を加熱して気化状態とするための気化器と、
上記炭化水素系原料の水蒸気改質反応とともに上記炭化水素系原料の部分酸化改質反応を併発させることにより、上記気化状態とされた混合原料から、水素を含有する改質ガスを生じさせるための改質反応器と、を備えることを特徴とする改質装置。A reformer for generating a reformed gas by reforming a hydrocarbon-based material,
A vaporizer for heating a mixed raw material containing a hydrocarbon-based raw material, water, and oxygen to a vaporized state using combustion gas generated by burning fuel as a heat source;
For generating a reformed gas containing hydrogen from the vaporized mixed raw material by causing a partial oxidation reforming reaction of the hydrocarbon raw material together with a steam reforming reaction of the hydrocarbon raw material. And a reforming reactor.
上記第1領域と上記第2領域とは、熱伝導性の隔壁を挟んで隣接して配置されている、請求項12に記載の改質装置。The reforming reactor has an upstream first region and a downstream second region,
The reforming apparatus according to claim 12, wherein the first region and the second region are disposed adjacent to each other with a thermally conductive partition interposed therebetween.
気化状態の炭化水素系原料と水と酸素とを含む混合原料を、上記炭化水素系原料の水蒸気改質反応とともに上記炭化水素系原料の部分酸化改質反応を同一の触媒で併発させることにより、上記気化状態とされた混合原料から、水素を含有する改質ガスを生じさせるための改質反応器を備え、
当該改質反応器は、上流側の第1領域と、下流側の第2領域とを有し、
上記第1領域と上記第2領域とは、熱伝導性の隔壁を挟んで隣接して配置されていることを特徴とする、改質装置。A reformer for generating a reformed gas by reforming a hydrocarbon-based material,
By mixing the mixed raw material containing the hydrocarbon raw material in vaporized state, water and oxygen with the same catalyst together with the steam reforming reaction of the hydrocarbon raw material and the partial oxidation reforming reaction of the hydrocarbon raw material, A reforming reactor for generating a reformed gas containing hydrogen from the mixed raw material in the vaporized state,
The reforming reactor has an upstream first region and a downstream second region,
The reforming apparatus, wherein the first region and the second region are disposed adjacent to each other with a thermally conductive partition interposed therebetween.
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